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공학석사 학위논문

차세대 해상디지털통신기술 VDES 를 이용한 여객선 MSP 시스템 설계 및 구현

Design and Implementation of Passenger Ship’s MSP System using VDES

지도교수 이 서 정

년 월 2016 2

한국해양대학교 대학원 컴퓨터공학과

김길용

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목 차

서 론

연구배경 및 필요성 연구목적 및 범위

Design and implementation of the passenger ship’s MSP system using VDES

ASM is one of the study to provide a variety of maritime safety information as well as ship’s position and navigational information that are their own function since 2004. However, it was reported that the increased use of ASM message on the existing AIS channel affects the part of the existing AIS own function such as the transmission of the ship’s position and safe related information. Also seamless MSP service is difficult on the low transmission rate of the existing AIS channel. This study aims to reduce the marine officer’s workload through automating captain’s mandatory reporting items using the one of the next maritime digital communication technology. For this purpose, we designed and experimented of the new ASM protocol through analyzing a domestic regulation about passenger flight and ASM message.

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e-Navigation; AIS; ASM(Application Specific Message); VDES(VHF Data Exchange System); Passenger ship.

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제 장 서 론

1.1 연구배경 및 필요성

최근 국내외 해상 사고는 각국의 해상사고 방지 및 감시를 위한 관제 시설 운영 때문에 많이 감소하였으나 사고 규모가 대형화되는 추세이다 특히 해양사고는 신속한 대처가 어려운 해양 환경의 특수성 때문에 육지 에서 발생하는 일반적인 사고보다 경제적 환경적 인적으로 심각한 규모 의 피해가 발생한다

이러한 문제의 해결을 위해 국제해사기구 의 항해통신 수색구조전 문위원회 와 국제항로표지협회 는 선박의 안전항해와 해양환 경의 보호를 위해 전략을 추진 중이다 또한 육상에서 선박으로 정보를 제공하여 더욱 안전한 항행상황을 보장할 수 있도록 해상 서비스 포트폴리오 서비스를 지속적으로 정의하고 있 으며 선박과 선박 선박과 육상 간에 서비스의 제공을 위한 통신방안으로 선박자동식별장치 의 번과 번 이진 메시지를 이 용하여 안전 및 환경에 관련한 정보를 송수신할 수 있는 지침을 응용 지

정 메시지 로 정의하였다 하지만 아직 수요

자 관점에서 업무에 적용하기 위한 구체적인 서비스 및 메시지가 정의되 어 있지 않아 이를 검증하려는 방법이 필요하다

메시지 사용량 증가에 따라 기존 채널에서 을 사용하는 것은 기존의 선박위치정보 전송 등의 안전메시지 처리 부분에 영향을 줄 것으로 보고된 바 있으며 국제전기통신연합 과 에서는 해당 문 제의 해결을 위해 서비스로 인한 통신부하를 고려한 전용

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주파수 채널을 할당하여 서비스하는 방안이 잠정 결정되었다

또한 기존 의 낮은 통신속도 로는 원활한 서비스가 어 려우므로 은 대역을 이용하는 해상 디지털 무선통신 권고서를 제정하고 개정작업을 진행하였다 국내에서는

에 대응하고자 한국전자통신연구원 에서 해상 디지털 무선통신 시스템 신규 구현을 위한 기술개발을 진행한바 있다

1.2 연구목적 및 범위

본 논문은 에서 개발한 선박메시징장치 를 활용하여 국 내 여객선의 안전운항과 관련된 서비스를 위한 신규 기반 여 객선 시스템을 설계하고 이를 검증하는 것을 목표로 한다

본 논문에서는 현재 정의된 개의 항목 중 해사안전 관련 정보 서비스 선박정보 자동보고 서비스 기상 정보 제공 서비 스 를 대상으로 국내 여객선의 출항에서 입항까지 필요한 안전 관련 서비스를 위한 신규 메시지를 구현하고 검증한다 해사안전 관 련 정보 서비스 를 위해 현재 유럽에서 진행 중인

프로젝트 의 항로 교환 서비스와 해사안전 관련 정보 전파 서비스를 참고한다 기존에 위성통신을 통해 서비스하던 정보를 차세대 해상 디지털 통신 인프라를 기반으로 한 신규 메시 지를 통해 교환할 수 있도록 한다 선박정보 자동보고 서비스 를 위해 국내 여객선 운항 규정에 명시된 선장의 의무 보고 항목을 조사하여 신규 메시지를 설계하고 구현한다 기상 정보 제공 서비스

를 위해 현재 국내에 구축되어 운영 중인 해양안전종합정보시스템 의 태풍경보 조회 기능을 참고하여 신규 을 통해 선박에 서비스할 수 있도록 한다

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본 논문은 여객선 시스템의 검증을 위하여 시나리오를 정의하고 이러한 시나리오의 시연을 위한 주요기능 정의와 화면을 설계한다 또한 화면에서 표출되는 정보를 해상 환경에서 상호 교환하기 위한 프로토콜로 설계하고 여객선 시스템을 구현하고 실험한다

본 논문의 구성은 다음과 같다 먼저 장에서는 서비스와 메 시지 구조 및 국내외 사용현황 차세대 해양 디지털통신 기술 을 소개하고 장에서는 국내 여객선 운항 규정을 검토하여 선박과 육상 시스템이 교환해야 하는 정보를 기존 메시지에 정의된 항목과 비교 분석한다 장에서는 신규 을 이용한 여객선 시스템을 설계하 고 구현한 내용을 설명하고 장에서는 실험결과를 정리한다 장에서는 결론을 맺고 향후 연구과제를 제시한다

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제 장 관련 연구 2

은 선박의 출항부터 입항까지 전 과정의 안전과 보안을 위 한 관련 서비스 및 해양환경 보호 증진을 위해 선박과 육상 관련 정보의 수집 통합 교환 표현 및 분석을 융합하고 통일하여 수행하는 체계를 말 한다

본 장에서는 을 실현하는데 필요한 다양한 해양 서비스 를 검토하고 를 제공을 위한 방안으로 과 의 관련 기술을 살펴본다

2.1 MSP(Maritime Service Portfolio)

는 선박의 안전항해와 해양환경을 보호하기 위해 국제해사기구 의 항해통신 수색구조전문위원회 와 국제항로표지협회

에서 지속해서 개발하고 있는 다양한 종류의 해양 서비스 정의이다 는 차세대 해양 디지털 통신 기술을 활용해 선박과 육상에 제공하기 위한 서비스를 정의하기 위해 참고하여야 하는 중요한 항목이다

는 표 과 같이 현재 전통적인 서비스 교통정보 서비스 해 사안전 관련 정보 서비스 도선 및 예선 관련 서비스 기상 정보 제공 서 비스뿐만 아니라 원격 의료 지원 서비스 해도 갱신 서비스 빙해 관련 정 보 제공 서비스 등 실현을 위한 개의 서비스 그룹이다 각 항목별로 다양한 서비스들이 포함될 수 있다

하지만 아직 수요자 관점에서 업무에 적용하기 위한 구체적인 서비스

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및 메시지가 정의되어 있지 않고 국가별로 적용하는 규정이 달라 실무에 적용하려는 방법이 주요 쟁점이 되고 있다

다음은 개의 서비스 목록 중에서 본 논문에서 다루는 와 개의 주요 서비스에 대해 좀 더 자세히 설명한다

구분 서비스 내용 설 명

MSP1 VTS Information Service 전통적인 VTS 서비스

MSP2 Navigational Assistance Service 비상상황에서의 지원 서비스 MSP3 Traffic Organization Service 해상교통정보 서비스

MSP4 Local Port Service 해상교통 환경과 무관한 좁은 범 위의 서비스

MSP5 Maritime Safety Information

Service 해사안전 관련 정보 서비스

MSP6 Pilotage Service 도선 관련 서비스 MSP7 Tugs Service 예선 관련 서비스

MSP8 Vessel Shore Reporting 선박정보 자동보고 서비스 MSP9 Telemedical Assistance Service 원격 의료 지원 서비스 MSP10 Maritime Assistance Service 해난 사고 지원 서비스 MSP11 Nautical Chart Service 해도 갱신 서비스

MSP12 Nautical Publications Service 해양 관련 정보 제공 서비스 MSP13 Ice Navigation Service 빙해 관련 정보 제공 서비스 MSP14 Meteorological information

service 해상 기상 정보 제공 서비스

MSP15

Real time hydrographic and environmental information Service

실시간 해상 정보 제공 서비스 MSP16 Search and Rescue (SAR) Service 수색 및 구난 서비스

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해사안전 관련 정보 서비스

해사안전 관련 정보 서비스는 국가 수로국 과 국가 기상청

육상의 재난 구조 센터 등과 같이 해사안전 정보를 전파하는 기관 이 선박에 항로표지 상태 위성항법장치 의 상태 그리고 선박의 운 항에 제약되는 위험지역 등의 정보를 제공하는 서비스이다

선박정보 자동보고 서비스

선박정보 자동보고 서비스는 선장의 육상센터에 대한 보고 업무를 줄임 으로써 해상에서의 업무 효율을 높이고 환경 보호와 인명 안전을 도모하 는 서비스이다 이를 위해 선박은 자동으로 선박과 관련된 자료를 수집하 고 출항보고 승선원 보고 입항보고 주요 지점에서의 안전상황 보고 선 박의 안전 상태와 같은 정기적인 보고를 가능한 자동으로 육상센터에 보 고할 수 있어야 한다

해상 기상 정보 제공 서비스

해상 기상 정보 제공 서비스는 해상에서 안전운항을 위하여 필수적이 며 날씨 변동 강수량 풍속 풍향 기압 구름양 혹한 및 혹서 기간 등 안전운항에 있어 의사결정을 지원하는 정보를 제공한다 또한 해양수산부 의 와 연계하여 해상기상 정보 또는 기상특보 태풍경보 등을 해 당 선박에 서비스하는 용도로 활용 할 수 있다

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2.2 ASM(Application Specific Message) 개요

을 전송하기 위해 사용되는 는 디지털 무선 트랜스폰더 시스템으로서 의 전송률을 가지며 두 개의 채널 을 선택적 으로 이용하여 분당 개의 정보를 송수신한다 송신기와 수신기로 구 성되며 선박위치 항해데이터 선명 항해정보 등을 송수신한다

메시지 표준은 에 표 와 같이

번까지 국제표준으로 정의되어 사용되고 있다 선박의 실시간 위치보 고를 위해 번부터 번 번 메시지를 사용하며 선박의 이름 종류 국적 선종 크기 등 선박의 정적 정보 및 항해 관련 정보를 공유하기 위 해 번 번 메시지를 사용한다 안전과 관련된 영문 단문자 메시지 전송을 위해 번과 번 메시지를 사용하며 그 밖에도 항로표지 정 보와 소형 선박의 위치 및 정적 정보 전송을 위해 메시지가 국제표 준으로 정의되어 사용되고 있다

번 메시지는 주소를 사용하여 특정 에 송신하는 이진 지정 메시지이고 이 메시지에 대한 응답으로 번 메시지를 사용한다 또한 번 메시지는 이진 방송 메시지로 정의되어 있다

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메시지

번호 메시지 명 설 명

1~3 Position report Class A 선박용 장비 위치보고 4 Base station report 기지국 장비위치 및 상태정보 5 Static and voyage related data 선박 정적정보 및 항해관련 정보 6 Binary addressed message 이진 지정 메시지

7 Binary acknowledgement 수신된 번 메시지에 대한 응답6 8 Binary broadcast message 이진 방송 메시지

9 Standard SAR aircraft position

report 수색구조 항공기 위치 정보

10 UTC/date inquiry 협정세계시(UTC)와 날짜 요청 11 UTC/date response 현재 UTC와 날짜 응답 12 Addressed safety related

message 안전관련 주소지정 메시지

13 Safety related acknowledgement 안전관련 주소지정 메시지 응답 14 Safety related broadcast

message 안전관련 방송 메시지

15 Interrogation 특정유형의 메시지에 대한 요청 16 Assignment mode command 관할 당국이 특별하게 보고해야

할 내용을 할당 17 DGNSS broadcast binary

message

위성항법보정시스템(DGNSS) 보정신호

18 Standard Class B equipment

position report Class B 선박용 장비 위치보고 19 Extended Class B equipment

position report

선박용 장비의 확장된 Class B

위치보고 20 Data link management message 자료링크 관리 정보

다음페이지 계속

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메시지

번호 메시지 명 설 명

21 Aids-to-navigation report 항로표지의 위치 및 상태 보고 22 Channel management 기지국 채널 관리 정보 23 Group assignment command 그룹 할당 명령 정보 24 Static data report 정적 정보 보고

25 Single slot binary message 짧은 주기설정이 되지 않은 이진 데이터 전송

26 Multiple slot binary message

with Communications State 주기설정 된 이진 데이터 전송 27 Position report for long-range

applications

기지국 범위 밖의 Class A 장비에 대한 위치보고

메시지 구조

은 이러한 메시지 번과 번 이진 메시지를 이용하여 안전 및 환경에 관련한 정보를 송수신할 수 있도록 한 것이다 은 의 고 유 기능인 선박의 위치 정보 외에 다양한 해양안전정보를 제공하기 위한 연구 중 하나로 년부터 관련 규정을 정비하여 진행 중이다

에 사용하는 메시지 번과 번의 구조는 표 과 에서 보 인다 메시지 번은 메시지 번과 비교했을 때 목적지 와 재 전송 플래그 및 순번 파라미터가 없다 따라서 이진 방송 메시지는 이진 지정 메시지보다 더 많은 응용데이터를 전송할 수 있다

메시지 수신자는 메시지 를 통해 또는 번일 경우 수신된 메시지가 메시지임을 식별하고 이진 데이터 부의 응용 식별자를 통해

(21)

메시지에 대해 구분을 한다 응용 식별자 는 의 지정지역 코드 와 최대 개의 응용 특정 메시지를 가지는 의 기능 식별자 로 구성된다 또한 응용 식별자는 국제 응용 식별자 와 지역 응용 식 별자 로 구분되며 전자는 국제표준 메시지를 정의하는 국제기관에서 유지보수 및 발행되어야 한다

는 서비스를 제공하는 지역에 대한 식별코드로서 해상식별번 호 를 사용한다 가 인 경우는 국제표준 메시지이고 지역별로 별도의 식별번호를 사용할 수 있는데 우리나라는 을 사용한다 는 메시지에 대한 식별코드로서 전체 개의 서비스를 제공할 수 있다 이 번호는 권한을 가진 정부 당국에 의해 부여된다

파라미터 비트수 설 명

메시지 ID 6 AIS 메시지에 대한 구분자, 6으로 고정 반복표시자 2 재생중계기(Repeater)에 의해 사용되며 메

시지가 몇 번 반복되었는지 나타냄 발신지ID 30 발신지 MMSI 번호

순번 2 0~3

목적지ID 30 수신자의 MMSI 번호 재전송 플래그 1 0: 재전송하지 않음,

재전송 1:

여유 1 사용 안 함, 0으로 채움

이진 데이터

응용 식별자 (AI)

DAC 10 지역에 대한 식별코드 FI 6 기능에 대한 식별코드

응용데이터 최대

920 응용 메시지

계 최대

1008 메시지의 길이에 따라 1~5슬롯을 차지함

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메시지 ID 6 AIS 메시지에 대한 구분자, 8로 고정

반복표시자 2 재생중계기(Repeater)에 의해 사용되며 메 시지가 몇 번 반복되었는지 나타냄

발신지ID 30 발신지 MMSI 번호 여유 2 사용 안 함, 0으로 채움

이진 데이터

응용 식별자 (AI)

DAC 10 지역에 대한 식별코드 FI 6 기능에 대한 식별코드

응용데이터 최대

952 응용 메시지

계 최대

1008 메시지의 길이에 따라 1~5슬롯을 차지함

이진 데이터는 표 와 같이 번 메시지의 경우 개의 통신슬롯을 사용하여 최대 의 이진 데이터를 구성할 수 있다 하지만 통신 부하를 고려하여 최대 슬롯을 넘어가지 않도록 메시지를 구성해야 한다

슬롯 수 최대 이진 데이터 바이트수 최대 이진 데이터 비트수

1 8 64

2 36 288

3 64 512

4 92 736

5 117 936

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국제표준

국제표준으로 정의된 메시지의 세부 내용은 회람문서

와 표준문서 에 기술되어 있으며 표 과 같이 전체 개의 메시지를 통해 승선원 정보 가상타겟 정보 입항 승인 시간 기지국의 신호 및 상태정보 선박의 정박에 대한 보고 또는 육상 시스템 의 허가 정보 선박에서 관측된 기상 정보 영역 정보에 대한 보고 및 전 파 확장된 선박 정적 정보 및 운항 관련 정보 위험 화물에 대한 보고 센서를 통해 수집된 기상 정보 항로 정보 텍스트 설명 기상 및 해황 자 료 등 메시지를 교환할 수 있도록 정의되어 있다

DAC FI 메시지 명 설 명

001

00 Text telegram 6bit ASCII 텍스트 텔레그램 비트 아스키6 02 Interrogation on specific IFM 특정 IFM 조사

03 Capability interrogation 용량 조사 04 Capability interrogation reply 용량 조사 응답 05

Application acknowledgement to an addressed binary

message

주소 이진 메시지에 대한 응용 응답

06~

09 Reserved 차세대 시스템 응용을 위한

예약 16 Number of persons on board 승선원 정보 17 VTS-generated/synthetic

targets VTS에서 생성한 가상타겟 정보 18 Clearance time to enter port 입항 승인 시간

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001

19 Marine traffic signal 기지국의 신호 및 상태정보 20 Berthing data 선박의 정박 보고 및 허가 21 Weather observation report

from ship 선박에서 관측된 기상 정보 22 Area notice broadcast– 영역정보 방송( ) 23 Area notice addressed– 영역정보 주소지정( ) 24 Extended ship static and

voyage-related data

확장된 선박정적 정보 및 항해관련 정보

25 Dangerous cargo indication 위험화물 보고 26 Environmental 센서를 통해 수집된 정보 27 Route information broadcast– 항로정보 방송( ) 28 Route information addressed– 항로정보 주소지정( ) 29 Text description broadcast– 텍스트 설명 방송( ) 30 Text description addressed– 텍스트 설명 주소지정( ) 31 Meteorological and

Hydrographic data 기상 및 해황 자료 32 Tidal window 조수로 인한 가용시기 정보

지역별

국제표준으로 정의된 메시지 이외에도 나라별로 선박안전과 항만 효율을 높이기 위해 별도의 메시지를 사용하고 있다

덴마크 해사국에서는 표 과 같이 선박과 관제 센 터 간 항행 의도 권고항로 회신 권고항로에 대한 응답의 목적으로 을 개 정의하여 시험 중이다

(25)

219

1 Intended route 선박의 항행의도

2 Route suggestion 권고항로

3 Route suggestion reply 권고항로에 대한 응답

표 은 권고항로에 대한 응답 메시지 구조를 보인다 표에서 보이는 바와 같이 이진 데이터의 응용 식별자를 통해 본 메시지가 권고항로에 대한 응답 메시지임을 식별하고 응용데이터 부분을 디코딩하여 응답 내용 을 확인할 수 있다 본 메시지의 이진 데이터는 로 구성되어 개의 슬롯을 통해 메시지를 전송할 수 있다

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파라미터 비트수 설 명 메시지 ID 6 AIS 메시지에 대한 구분자,

으로 고정 6

반복표시자 2 재생중계기(Repeater)에 의해 사용되며 메 시지가 몇 번 반복되었는지 나타냄

발신지ID 30 발신지 MMSI 번호

순번 2 0~3

목적지ID 30 수신자의 MMSI 번호 재전송플래그 1 0: 재전송하지 않음,

재전송 1:

이 진 데 이 터

응용 식별자

DAC 10 지역에 대한 식별코드, 219로 고정 FI 6 기능에 대한 식별코드, 3으로 고정

응용 데이터

메시지

연결 ID 10 응용 메시지 참조

메시지 10 수신한 권고항로 ID

응답 6

권고항로에 대한 응답 수락

0:

거절 1:

권고항로 수신은 하였으나 참조만 함 2:

계 114 1개의 슬롯만 사용함

표 와 같이 유럽의 내수면을 운항하는 선박은 내수면 특성상 교통관 리에 필요한 내수면 선박의 정적 및 항해 관련 정보 수문 도착 예정 시 각 현지 기상정보 현지 수위 정보 승선원 정보 등을 교환하기 위해

를 으로 정의하여 사용하고 있다

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200

10 Inland ship static and voyage related data

내수면 선박의 정적 및 항해 관련 정보

21 ETA at lock/bridge/terminal 다리 및 수문 도착 예정시각 22 RTA at lock/bridge/terminal 다리 및 수문 도착 요청시각

23 EMMA warning 현지 기상 정보

24 Water levels 현지 수위 정보

40 Signal status 신호 상태

55 Number of person on board 내수면 선박 승선원 수

의 해양전자고속도로 시범사업에서는 그림 과 같이 말라 카해협의 주요지점에 설치된 부이를 통해 수집된 조류 풍향 풍속 습도 온도 기압 파고 등 기상정보를 기상 및 해황 자료 번 메시지로

년까지 시범 운영 및 서비스하였다

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우리나라는 항로표지의 상태조회 재시동 전송주기 제어 전원제어를 목적으로 를 으로 정의하고 를 부터 번까지 지정하여 사용 하고 있다

440

51 status transmission 항로표지 상태조회

52 System Reset 항로표지 재시동

53 Interval Change 항로표지 전송주기 제어 54 Device On/Off 항로표지 전원제어

메시지는 최소 키보드 디스플레이 장비의 표출 의무사항이 아니므로 장비 이외에 별도의 을 표출하거나 정보를 입력 하기 위해서는 단말기 같은 전용 장비가 필요하다 또한 은 최대 슬롯을 사용하여 이내의 메시지를 구성할 수 있지만 시스템 부 하를 피하고자 전송 주기와 전송 메시지 수는 제한해야 한다 따라 서 메시지는 국가별로 필요 때문에 정의하여 사용할 수 있지만 꼭 필요한 메시지인지에 대한 타당성을 검토한 후 승인하여 사용해야 한다

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2.3 VDES(VHF Data Exchange System)

초단파 데이터 교환시스템 은 최근 에서 및 해 상조난안전시스템 의 현대화작업과 관련하여 도입을 추진 중인 해상에서의 디지털 통신시스템이다 는 기존의 뿐만 아니 라 디지털 에 해당하는 와 응용서비스인 및 위성

까지 포함하는 광범위한 개념으로 검토되고 있다

해상 항공통신을 포함한 지상 통신 업무 전반의 기술과 주파수 표준화 연구를 담당하고 있는 에서는 대역에서 대역폭

인 채널을 최대 개까지 묶어서 전송속도를 갖는 디지털 무선통신 시스템을 위한 권고서 를 제정하고 개정작업을 진행 중에 있다

현재 가 국제규정에 의해 의무설치 대상이 되면서 의 채널 사용 량이 매년 증가해왔다 부하가 이상이 되면 과부하 문제로 시스 템 불안전 가능성이 커지기 때문에 과 은 의 데이터 를 분리하여 용으로 할당된 번 채널로 전송함 으로써 부하를 감소시키는 도입을 잠정 결정하였다 년 월 회의에 보고된 부하에 따르면 멕시코만과 미국 북 부는 이상 한국과 일본은 를 초과하고 있다

기존 는 대역폭에서 통신속도를 제공하지만

에서 효율적인 주파수 활용을 위하여 같은 대역폭에서 최대 배 배 배 빠른 통신속도를 제공할 수 있는 방식을 전송 기술로 권고하고 있다

는 에 대한 중요성을 인지하고 선도적으로 해상 디지털 통신 시스템을 개발 및 제안하고 차세대 해상교통 관제기술 개발 및 시범 적 용 연구를 진행하였으며 년까지 기술 이전 및 사업화를 목표로 하 고 있다

(30)

제 장 국내 여객선 운항 법규 검토 3

3.1 국내 여객선 운항 관련 규정

국내 여객선을 대상으로 한 선박정보 자동보고 서비스 을 구현 하기 위해 현재 국내 여객선 운항 법규에 대해 검토하였다

국내 여객선 선장이 운항관리자에게 의무적으로 보고해야 하는 사항은 여객선 안전관리지침 제 조 제 항의 여객선 운항 관련 보고기준 과 여객 선 안전관리지침 제 조 제 항의 출항 전 여객선 안전점검 에 기술 되어 있다

여객선 운항 관련 보고기준

표 과 같이 여객선 안전관리지침의 여객선 운항 관련 보고기준 에는 선장이 출항 직후 출항시간과 출항항 선원 수와 승선원수 화물 적재량 위험물 종류와 그 수량을 운항관리실에 보고하도록 명시되어 있다 또한 입항 분 전 또는 입항완료 직후에는 입항 시간과 입항지를 보고해야 하 며 운항관리규정에 의해 정해진 위치보고지점에 도착 시 현지 시각과 위 치 항로의 기상과 항로의 상태를 보고하도록 명시되어 있다 이 밖에도 출항 또는 운항할 수 없는 경우와 기타 예상치 못한 장애원인이 발생 시 그 내용과 위치를 보고하도록 명시되어 있다

(31)

보고종류 보고시기 보고내용

출항보고 출항 직후

출항시간 및 출항항 1.

선원수 승선하여야할 승무원 2. (

의 승선여부)

승선인원 및 하선인원 승객

3. ( )

화물 적재량 과적 과승여부

4. ( ㆍ )

가 화물 나 차량 . , .

위험물종류와 그 수량 5.

입항보고 입항 분전 10

또는 입항완료 직후

입항 예정 시간 및 입항지 1. ( )

이상유무 2.

위치보고 운항관리규정에 의한 위치보고지점 도착 시

시간 및 위치 1.

현지 항로의 기상 2.

항로의 상태 3.

출항 또는 운항중지

보고

출항 또는

운항 할 수 없는 경우

시간과 위치 1.

사유 2.

기타사항 보고

비정상적인 운항이 발생된

경우 그 내용과 위치

항해 중 항로상 예상치 못한 장애원인이 있을 경우

그 내용과 위치

다른 선박으로부터 받은 정 보 중 안전운항에 중요하다 고 인정되는 사항이 있을 경우

그 사실 내용

여객의 정원승선으로 중간 기항지의 여객을 탑재 수송 할 수 없게 된 경우

여객정원수와 현 승선 여객수 및 중간기항지 예상 승선 여객 수

(32)

출항 전 여객선 안전점검 사항

출항 전 여객선 안전점검 사항은 여객선의 선장이 출항 시 조타실에 비치된 출항 전 점검보고서를 작성하여 선박 운항관리자의 서면확인을 받 아야 하며 운항관리자가 배치되지 않은 지역에서 출항하는 경우에는 작 성한 점검보고서를 여객선운항관리실에 통신망을 이용하여 보고하도록 명 시되어 있다

그림 은 실제 여객선에서 작성된 출항 전 여객선 안전점검 보고서의 예시를 보인다 그림에서 보는 바와 같이 선장은 항해 구간과 항해 예정 시간을 기록하고 승선원 수를 여객 수와 선원 수로 나누어 정원 수 대비 실제 탑승 인원수를 기록해야 한다 화물의 경우 여객선에 적재된 일반화 물의 중량과 컨테이너 수 자동차 수를 표시해야 한다 출항 전 안전점검 사항으로는 화물 적재 상태 기관 상태 통신 상태 소화설비 구비 여부 기상 및 해상 상태 확인 여부 등 가지 점검항목에 대한 점검결과를 표 시해야 한다

이러한 선장의 의무보고 사항은 서면 또는 통신을 이용하여 음성 으로 보고하고 있다 출항할 때마다 요구되는 의무보고로 인해 선장의 업 무가 가중되며 음성통신이 가지는 정보 전달의 모호성으로 인해 잘못된 보고가 전달되기도 한다 선장의 보고업무를 줄이고 더욱 정확한 의무보 고를 위하여 디지털통신을 이용한 보고 자동화에 대한 필요성이 증가하고 있다

(33)

(34)

3.2 기존 ASM 비교분석

선박정보 자동보고 서비스 를 위한 신규 프로토콜 설계를 위해 국내 규정에 명시된 선장의 의무보고 항목과 기존 국제 표준으로 정 의된 항목을 비교 분석하였다

검토 결과 표 와 같이 승선인원 위험화물종류와 그 수량 입항예정 시간 및 입항지 현지 항로의 기상을 보고하기 위해 기존에 정의되어 있 는 국제표준 메시지를 일부 활용할 수 있었다 하지만 출항시간 출 항항 승무원의 승선 여부 화물 적재량 화물 과적 및 과승여부 안전점검 결과에 대해서는 별도로 정의되어 있지 않았다 또한 기존에 정의되어 있 는 메시지는 국내 규정에서 다루는 세부내용에 맞게 일부 수정 및 보완이 필요하였다

(35)

보고종류 여객선 선장의 보고 항목 기존 ASM

출항보고

출항시간 없음

출항항 없음

선원수 없음

승무원의 승선 여부 없음

승선인원 승선원 보고 (FI 16)

하선인원 없음

화물 적재량 없음

화물 과적 과승여부ㆍ 없음

위험물종류와 그 수량 위험화물 보고 (FI 25) 입항보고 입항 예정 시간 및 입항지( ) 정박 보고 및 허가 (FI 20)

이상유무 주소지정 단문자 (FI 30)

위치 보고

시간 및 위치 위치 보고 (AIS 1,2,3) 현지 항로의 기상 기상 관측 보고 (FI 21)

항로의 상태 없음

출항 또는 운항중지

보고

시간과 위치 위치 보고 (AIS 1,2,3)

사유 안전관련 주소지정 메시지

(AIS 12)

기타사항 보고

시간과 위치 위치 보고 (AIS 1,2,3)

기타사항 보고 내용 안전관련 주소지정 메시지 (AIS 12)

중간기항지

예상 승선 여객수 없음

안전점검

사항 15개 안전점검 항목 없음

(36)

제 장 여객선 4 MSP 시스템 설계 및 구현

본 연구의 여객선 시스템은 전자해도 기반 선박위치추적 시스템을 기반으로 여객선 서비스를 신규로 도출하고 이를 연구한 결과이다

여객선 시스템 구현을 위해 먼저 주요 서비스를 시연할 수 있는 서비스 시나리오를 정의하고 전체 시나리오를 위해 필요한 주요기능을 정 의하였다 또한 각 시나리오를 위한 구체적인 화면을 설계하고 각 화면에 서 표출되어야 하는 정보를 중심으로 선박과 육상 시스템 간 교환이 필요 한 정보에 대해 신규 프로토콜을 설계하고 이를 구현하였다 본 연구를 위해 각 단계에서 고려했던 사항은 표 과 같다

단계 고려사항

시나리오 정의 국내외 여객선 운항 관련 규정 및 절차 반영

도출된 문제점의 개선된 사항을 반영할 수 있어야 함

기능 정의 시나리오를 통해 시연될 수 있는 주요항목에 대해 기능정의 소프트웨어 공학기술을 활용하여 UML 기반 설계

화면 설계 국내외 유사시스템 벤치마킹

직관적이고 사용상 품질을 고려한 UI 설계

프로토콜 설계

국내 여객선 운항 규정에서 명시한 보고사항을 포함 기존 ASM의 규격과 유사 메시지를 참고하여 활용 추가되는 항목에 대해서는 유사 스펙을 참고하여 적용

(37)

4.1 여객선 MSP 서비스의 시나리오 정의

여객선 시스템 설계를 위해 본 논문에서 다루는 선박정보 자동보 고 서비스 해사안전 관련 정보 서비스 기상 정보 제공 서비스 를 시연할 수 있는 시나리오를 그림 과 같이 정의하였 다

선박정보 자동보고 서비스 의 시나리오

여객선의 선장이 선박용 여객선 시스템을 통해 출항 전 안전점검 사항과 항행계획을 운항관리실에 보고한다 이때 선장은 한글로 추가 설 명을 입력하여 보고할 수 있으며 운항관리자는 운항관리자실에 설치된 육 상용 여객선 시스템을 통해 수신한 선장의 출항보고와 항행계획을 검토한다

기상 정보 제공 서비스 의 시나리오

운항관리자는 로부터 태풍경보를 조회하여 권고항로를 작성하 고 검토 의견을 한글로 입력하여 선장에게 회신한다

해사안전 관련 정보 서비스 의 시나리오

선장은 운항 중 발견한 해상의 위험구역을 전자해도에 아이콘으로 표시 하고 한글로 추가 설명을 입력하여 운항관리자에게 보고한다

본 시나리오를 통해 시연되는 개의 서비스는 신규로 설계 및 구현된 출항보고 메시지 항로 메시지 한글 단문자 메시지 위험구역 전파 메시 지 태풍경보 전파 메시지 총 개의 신규 메시지를 통해 선박과 육 상 간 정보 교환을 할 수 있도록 시나리오를 정의하였다

(38)

본 논문의 시나리오는 유럽의

에서 주로 다루고 있는 항로교환 시나리오를 참고하였다

(39)

4.2 여객선 MSP 시스템의 기능정의

정의된 시나리오와 사용자 및 시스템 요구사항을 바탕으로 여객선 시스템의 주요 기능을 그림 와 표 와 같이 정의하였다

선박에 설치되는 선박용 여객선 시스템과 운항관리실에 설치되는 육상용 여객선 시스템은 국제표준 전자해도 기반에 를 통 해 수집된 실시간 선박의 운항상황을 표출하는 시스템을 기반으로 구동된 다 선박용 여객선 시스템은 출항 전 안전 점검 결과를 선장이 입력 할 수 있는 기능과 승선원 수 및 화물정보를 입력하는 기능 신규 항로를 생성하여 항행계획을 보고할 수 있는 기능을 포함하고 있다 육상용 여객 선 시스템은 선박으로부터 수신한 항행계획을 전자해도에 표출하여 운항관리자가 권고항로를 작성할 수 있는 기능과 를 통해 태풍 경보를 조회하고 선박에 전파하는 기능을 포함한다 또한 두 시스템 모두 항로와 위험구역 및 태풍경보에 대한 추가 설명을 한글로 상세히 입력하 여 교환할 수 있는 기능을 포함한다

(40)

MSP 시나리오 단계 주요 기능

선박정보 자동보고 서비스

(MSP 8)

출항 전 안전 점검 출항 전 안전 점검 결과 작성 승선원 수 및 화물정보 입력 항행계획 보고 신규 항로 생성

항행 계획 보고

항행계획 검토 전자해도 기반 항로 표출

해사안전 관련 정보 서비스

(MSP 5)

권고항로 작성 항로 수정 위험구역 보고 위험구역 생성

위험구역 확인 및 전파 전자해도 기반 위험구역 표출 의견 확인 한글 단문자 송수신

해상기상정보 제공서비스

(MSP 14)

태풍경보 및 의견 회신 태풍경보 조회

전자해도 기반 태풍 진로도 표출

기본 기능

메시지 인코딩 및 디코딩 AIS

인코딩 및 디코딩 ASM

전자해도 표출 선박 정보 표출

(41)

4.3 여객선 MSP 시스템의 화면설계

그림 과 같이 여객선 시스템 기본화면은 전자해도 기반에 우측 에 자선의 운항정보를 실시간으로 감시할 수 있도록 자선 정보 창을 배치 하고 소프트웨어 상단에 전체 기능에 대한 메뉴를 선택할 수 있도록 하였 다 또한 전자해도에 오버레이 되는 항로 관심 구역 선박 등 객체 에 대해 마우스 우 클릭 시 선택된 대상의 객체 유형에 따라 사용할 수 있는 메뉴를 팝업시킴으로써 사용자 관점에서 직관적이고 단순한 를 제공할 수 있도록 메뉴 구조를 설계하였다

(42)

출항보고 기능 화면설계

출항 전 안전 점검 관련 기능은 국내 여객선 운항 관련 보고기준을 참 고하여 그림 와 같이 선장이 항행구간 승선원 수 화물 적재량 출항 전 안전점검 여부를 입력할 수 있도록 화면을 설계하였다

(43)

항행계획 보고 기능 화면설계

항행계획 보고와 검토를 위해 여객선 시스템에 사용되는 항로의 상태는 그림 와 같이 개의 단계로 구분된다 각 단계에서 전자해도 위 에 표출되는 항로 와 마우스를 우클릭 했을 때 팝업되는 메뉴는 직관 적이고 효율적인 사용자 인터페이스를 위해 표 과 같이 구분할 필요가 있다 다음은 각 단계를 상세히 설명한다

신규항로 생성 전 단계

신규항로를 생성 전 단계로서 전자해도에 마우스 우클릭을 하여 팝업된 신규항로 생성 기능을 선택 시 다음 단계로 이동한다

항로 편집 단계

전자해도의 특정 위치에 마우스를 클릭하여 출발위치부터 도착지점까지 변침점을 입력하는 단계이다 항로 편집 단계에서는 마우스 우클릭을 통 해 항로 생성을 완료하거나 항로생성을 취소할 수 있다

항로 생성 완료 단계

항로 생성 완료 단계는 항로 편집 단계에서 완료 기능을 선택하여 신 규 항로 생성을 완료하는 단계이다 항로 생성이 완료된 후에는 전자해도 에 신규로 생성된 항로가 표시된다 이 단계에서는 항행계획을 운항관리 실에 보고하거나 삭제할 수 있다

항행계획 검토 대기 단계

선장이 항행계획을 운항관리실에 보고할 경우 항행계획 검토 대기 상태 가 되며 운항관리자의 권고항로를 수신하기 전까지 같은 가 지속한다 이 단계에서는 보고한 내용을 취소하거나 보고사항에 대한 상세정보를 조 회할 수 있다

권고항로 수신 단계

운항관리실로부터 권고항로를 수신하면 선장이 보고한 항행계획과 운항

(44)

관리자의 권고항로를 비교할 수 있도록 구분하여 를 표시한다 이 단계 에서는 선장이 권고항로에 대해 동의하거나 거절할 수 있도록 메뉴를 표 시한다

항행계획 동의됨 단계

선장이 권고항로에 동의할 경우 선장이 보고한 항로는 지도에서 사라지 고 권고항로가 별도의 로 표시된다 만약 선장이 권고항로를 거절할 경 우 권고항로가 지도에서 사라지고 항로 생성 완료 단계로 이동한다

항로 활성화 단계

선박이 출항 시 항로를 활성화하여 신규 생성된 항로 또는 동의된 항행 계획에 따라 운항을 하는 단계이다

(45)

(46)

상태ID 표출화면 컨텍스트 메뉴 항로 선택 시

( )

컨텍스트 메뉴 변침점 선택 시

( )

1 신규항로 생성 전

2

항로편집

3

항로 생성 완료

4

항행계획 검토 대기

5

권고항로 수신

6

항행계획 동의됨

7

항로 활성화

(47)

태풍경보 전파 기능 화면설계

태풍경보 전파 기능과 관련된 화면은 해양수산부 에 구축하여 운영 중인 태풍 진로도 조회 기능과 기상청의 기상특보에서 표출하는 정 보를 참고하였다 육상용 여객선 시스템은 를 통해 태풍 진 로도를 조회하고 이를 선박용 여객선 시스템에 전파하여 전자해도 기반에 같은 를 표시하도록 하였다

태풍 진로도는 그림 과 같이 태풍의 위치정보와 방향뿐만 아니라 강 풍반경과 풍속 및 최고 풍속 중심 기압 등 부가정보를 포함하는 태풍진 로 위치를 전자해도에 표시할 수 있도록 설계하였다

(48)

위험구역 보고 기능 화면설계

위험구역 보고 및 전파기능은 그림 4.7과 같이 선장이 전자해도의 특정 위치에 마크를 추가하고 위험구역(POI)에 대한 상세정보를 입력하여 운항 관리실에 보고할 수 있도록 화면을 설계하였다 또한 선장과 운항관리자. , 가 메신저 형태의 를 통해 보고 및 전파내용을 한글 단문자로 교환할 UI 수 있도록 화면을 설계하였다.

(49)

4.4 신규 ASM의 프로토콜 설계

시나리오를 기반으로 정의한 화면에 표출되는 정보와 사용자의 입력이 필요한 항목에 대해 선박용 여객선 시스템과 육상용 여객선

시스템이 교환해야 하는 정보를 기준으로 표 와 같이 개의 신규 프로토콜을 설계하였다

는 테스트를 위한 목적으로 으로 지정하고 는 현재 국내에 사 용되지 않은 임의의 번호로 를 지정하였다 은 신규 설계한 메시지에 대한 구분자로 에서 까지 지정하였다

DAC FI ASM 메시지명 종류

0 62

1 한글단문자 메시지 지정

2 한글단문자 메시지 방송

3 위험구역 보고 메시지 지정

4 위험구역 보고 메시지 방송

5 항로정보 메시지 지정

6 항로정보 메시지 방송

7 태풍경보 전파 메시지 방송

8 출항보고 메시지 지정

신규 프로토콜 정의를 위해 고려해야 하는 요구사항은 다음과 같 다

국내 여객선 운항규정에서 선장이 의무적으로 보고하는 항목을 포함 항로 위험구역 태풍경보에 대한 부가적인 설명은 유니코드를 지원 하여 영문 또는 한글 단문자로 표출 가능

(50)

목포 제주구간 항로 변침점 개수가 개 내외인 점을 고려하여 최대 개 변침점을 교환 가능

한글 단문자는 육상에서 사용하는 글자 수 이상 송수신이 가능

신규로 설계한 지정 메시지의 구조는 표 와 같다 기존

메시지와 비교했을 때 헤더 부분 와 응용 식별자 는 같다 신규 메시지에서 추가한 응용데이터의 내용은 다음과 같다

식별자

메시지는 본래 테스트 용도로 사용하기 위해 를 으로 지정 하고 번호를 통해 메시지를 구분해야 한다 하지만 본 논문에서 사용되는 신규 메시지는 테스트 목적으로 사용 중인 국내의

메시지와 충돌을 방지하기 위해 를 으로 지정하고 를 로 지정 하여 사용하고 식별자를 통해 메시지를 구분하였다

다중 메시지 순차 번호와 전체 다중 메시지 수

메시지는 개 전송하여 수신 측에서 메시지를 조합하여 사용할 수 있도록 다중 메시지 순차 번호와 전체 다중 메시지 수에 대한 항목을 각 씩 추가하였다

메시지 연결 식별자

메시지 연결 식별자는 기존 특정 메시지에 포함된 항목으로 메시지에 대한 텍스트 설명이 필요할 경우 사용된다 신규로 정의한 메시지에서는 출항보고 항행계획 보고 위험구역 보고 메시지와 같이 한 글 단문자 설명을 추가로 보내기 위해 메시지 연결 식별자를 사용하였다

데이터

메시지는 출항보고 항행계획 보고 위험구역 보고 태풍경보 전파 등을 위한 정보를 포함하고 있다

(51)

메시지 ID 6 AIS 메시지 1~27에 대한 구분자

반복표시자 2

재생중계기(Repeater)에 의해 사용 되며 메시지가 몇 번 반복되었는 지를 나타냄

발신지ID 30 발신지 MMSI 번호

순번 2 0~3

목적지ID 30 수신자의 MMSI 번호 재전송플래그 1 0: 재전송하지 않음 기본( )

재전송 1:

바 이 너 리

데 이 터

응용 식별자

DAC 10 지역에 대한 식별코드 항상 , 0 FI 6 기능에 대한 식별코드 항상 , 62

응용 데이터

식별자

ASM 6 신규 개발한 ASM 메시지에 대한 식별자

다중 메시지

순차번호 3 다중 메시지에 대한 순차번호

전체 다중

메시지수 3 전체 다중메시지 개수

메시지 연결

식별자 10 ASM 메시지에 대한 한글 설명을 위한 메시지 연결 식별자

데이터

ASM 898(최대) 신규 ASM 메시지 내용

계 1008(최대)

메시지의 길이에 따라 1~5 슬롯을 차지한다. Class B의 경우 2 슬롯 을 넘어가서는 안 된다.

(52)

출항보고 메시지 설계

출항보고 메시지는 표 과 같이 출항 전 점검보고서의 보고 항목을 차례로 나열하고 각 파라미터에 대한 크기와 범위는 국제 표준과 메시지의 유사항목의 파라미터 사양을 참고하여 신규 프로토콜 로 설계하였다 또한 출항 전 안전점검 결과는 표 과 같이 개의 안 전점검항목에 대해 점검 결과 여부를 로 전송할 수 있도록 하고 향후 확장성을 고려하여 개 항목까지 점검결과를 전송할 수 있도록 설계하였 다

식별자

ASM 6 ASM 식별자 항상 , 8

다중메시지 순차번호 3 수신측에서 수신하는 VDM 문장 개수에 대한 순번, 0: 1개 메시지

전체 다중 메시지수 3 수신측에서 수신하는 VDM 문장 총 개 수, 0: 1개 메시지

메시지 연결 식별자 10 메시지 연결 식별자, 1 1,023– 발신자 구분 1 0: 선박, 1: 육상센터

선명 120 선명 최대 자 , 20 (6 비트 아스키) 출항항 120 출항항 최대 자 , 20 (6 비트 아스키)

출항시각 20 출항시각

도착항 120 도착항 최대 자 , 20 (6 비트 아스키) 도착예정시각 20 도착예정시각, MMDDHHMM UTC 항해예정시간 18 항행예정시간 최대 , 262,142분 최대 여객 인원 13 최대승선인원 여객( ), 1~8,190명

(53)

파라미터 비트수 설 명 최대 선원 인원 13 최대승선인원 선원( ), 1~8,190명

최대 임시승선자 13 최대승선인원 임시승선자( ), 1~8,190명 실제 승선여객 여객( ) 13 실제승선 여객 대인( ), 1~8,190명 실제 승선여객 소인( ) 13 실제승선 여객 소인( ), 1~8,190명 실제 승선여객 유아( ) 13 실제승선 여객 유아( ), 1~8,190명

선원 13 선원, 1~8,190명

임시승선자 13 임시승선자, 1~8,190명 승선원 초과 여부 1 승선원 초과 여부, 1: 초과

차량 중량 13 차량 중량, 1~8,190 M/T 일반화물 중량 13 일반화물 중량, 1~8,190 M/T

차량 수 13 차량 수, 1~8,190대 컨테이너 수 13 컨테이너 수, 1~8,190대 화물 초과 여부 1 화물 초과 여부, 1: 초과

위험화물 무게 단위 2 0: 알 수 없음, 1: kg, 2: , 3: 1,000 톤 톤 위험화물 수량 10 위험화물 수량, 1~1,023 대

위험화물 종류 7 위험화물 종류, IMDG 코드 사용 위험화물 위치 120 위험화물 위치 최대 자 , 20

출항 전 안전점검 결과 70 출항 전 안전점검 결과 표 ( 4.7 참조)

계 812

(54)

파라미터 비트수 설 명 선체 상태 1 0: 불량, 1: 양호 선박 흘수 상태 1 0: 불량, 1: 양호 객실 내 화물 적재 1 0: , 1: 무 유

소화설비 1 0: 미완, 1: 완 해상기상 상태 확인 1 0: , 1: 무 유

기관상태 1 0: 불량, 1: 양호 화물적재 상태 1 0: 불량, 1: 양호

위험물, 1 0: , 1: 무 유 통신상태 1 0: 불량, 1: 양호 여객명부 1 0: , 1: 무 유 연료 적재 상태 1 0: 불량, 1: 양호 갑판상 화물 적재 1 0: , 1: 무 유

구명설비 1 0: 미완, 1: 완 항해용구 1 0: 미완, 1: 완 객실청소정비 1 0: 불량, 1: 양호

예약 55 16~70, 예약

합계 70

(55)

항로정보 메시지 설계

신규 항로정보 메시지 설계를 위해 기존 항로 정보 번 메시지 를 참고하였다 기존 프로토콜은 위도와 경도 정보로만 구성된 변침 점 정보를 최대 개만을 전송할 수 있지만 신규 프로토콜은 위치 정보뿐만 아니라 각 변침점 구간의 기준속도와 좌 우 안전 운항 거리 정 보를 포함한 변침점 정보를 다중 메시지를 이용하여 최대 개까지 전송 할 수 있도록 설계하였다 표 에서는 전체 항로정보 메시지의 프로토콜 설계 내용을 보이며 표 에서 변침점 정보의 상세 프로토콜을 보인다

식별자

항로 종류 5

알 수 없음 0:

의무항로 권고항로

1: , 2:

대체항로 항행계획

3: , 5:

취소 31:

유효시작 시각 20 항로가 유효한 시작 시각(UTC) 지속 시간 18 지속시간 분( ), 최대 182.04일 변침점 개수 6 전체 변침점 개수, 1 ~ 40개

변침점 정보 810 변침점 위치 및 기준속력 최대 개, 10 표 참조

( 4.9 )

합계 884

(56)

파라미터 비트수 설 명 위도 28 위도, 1/10,000 min

경도 27 경도, 1/10,000 min

기준속도 10 변침점 구간의 기준속도, 1/10 knot 항로폭 좌( ) 8 항로 좌측 폭, 10/1 m, 최대 2,550 m 항로폭 우( ) 8 항로 우측 폭, 10/1 m, 최대 2,550 m

합계 81

(57)

한글 단문자 메시지 설계

기존 에 정의된 텍스트 설명 메시지는 아스키를 사용하여 최 대 개의 영문 텍스트를 전송할 수 있다 반면에 신규 프로토콜은 국내 여객선을 대상으로 한글 단문자 서비스를 하기 위해 표 과 같이 유니코드 방식을 사용하여 프로토콜을 설계하였다 다중 메시지를 사용할 경우 최대 자를 전송할 수 있다

식별자

한글 단문자 896 유니코드 UTF-16 사용, 최대 자56 (16bit)

합계 920

(58)

태풍경보 전파 메시지 설계

태풍경보 전파에 대한 메시지는 영역 통지 메시지 중 영역을 다각 선으 로 지정하여 일부 정보를 담을 수 있지만 강풍반경 중심 기압 최대 풍 속 등 부가적인 정보를 전달하기에는 제한적이기 때문에 표 과 표

와 같이 신규 메시지를 정의하였다 신규 메시지는 한번에 개의 위치 를 포함한 태풍 진로 경로 정보를 전송할 수 있도록 설계하였다

식별자

태풍 경로 정보 903 129 bit x 최대 개7 ,

표 참조

( 4.12 )

합계 927

(59)

파라미터 비트수 설 명 시간 월

UTC ( ) 4 1 12– 월 시간 일

UTC ( ) 5 1 31– 일 시간 시

UTC ( ) 5 0 23– 시 시간 분

UTC ( ) 6 0 59– 분

경도 28 경도, 1/10,000 min 위도 27 위도, 1/10,000 min 태풍 진행 방향 5 32방위 (11.25도 간격)

최대 풍속 9 최대 풍속, km/h 강풍 반경 11 강풍반경, km 확률 반경 11 70% 확률반경, km

중심 기압 9

중심 기압, hPa 이하 0: 800 hPa

1~401: 800~1200 hPa 이상 402: 1201 hPa

풍속 9 풍속, km/h

합계 129

(60)

위험구역 보고 메시지 설계

위험구역 보고 메시지는 표 과 표 와 같이 기존 에 정의되 어 있는 영역 공지 메시지를 참고하고 국내 여객선 안전운항을 위해 필요 로 하는 위험구역 종류를 시범적으로 선별하여 프로토콜을 설계하였다

위험구역은 사격 훈련 구역 또는 운항 밀집구역과 같이 특정 기간 위험 구역으로 분류되는 영역에 대한 구분을 위해 위험구역 사용 기간과 지속 시간을 포함하도록 프로토콜을 설계하였다

식별자

영역 종류 7 영역 종류 표 ( 4.14 참조) 시간 월

UTC ( ) 4 1 12– 월 시간 일

UTC ( ) 5 1 31– 일 시간 시

UTC ( ) 5 0 23– 시 시간 분

UTC ( ) 6 0 59– 분

지속시간 18 지속시간 분( ), 최대 182.04일 위험구역 위치 828 최대 개 12 (69bit)

합계 896

(61)

코드번호 POI 종류 코드번호 POI 종류

1 교통 혼잡 지역 9 군사 훈련 지역

2 어장 주의 구역 10 묘박 금지 지역

3 조업밀집 지역 11 진입 금지 지역

4 태풍 주의 지역 12 권고 항로

5 태풍 주의 경로 13 대체 항로

6 강풍 주의 지역 14 사고지역

7 높은 파고 주의 지역 15 해상 부유물

8 시정 주의 지역

안개 비 등 ( , )

(62)

4.5 여객선 MSP 시스템의 설계 및 구현

여객선 시스템은 소프트웨어 공학 기술을 활용하여 기반 클 래스 설계와 동적 설계를 진행하였다 전자해도 표출 및 제어와 신규

메시지 인코딩 및 디코딩 모듈은 툴을 이용하여 을 개발하였고 객체 렌더링 및 소켓 통신 등 상위 모듈은

툴을 이용하였다

표 와 그림 은 출항보고를 위한 클래스 설계를 보인다 출항보고 를 위한 클래스는 여객선 운항 관련 보고기준 에 명시되어 있는 선장의 의무 보고항목을 크게 화물정보 승선원 정보 출항 전 안전점검 결과로 구분하여 각각의 구조체를 설계하고 개의 구조체를 멤버 변수로 가지는 출항보고 메시지 구조체를 설계하였다

번호 클래스명 설 명

1 TASMDepReport 출항보고 ASM 메시지 구조체 2 TDepReport 출항보고 항목 구조체

3 TCargoInfo 화물정보 구조체

4 TInspectChecklist 출항 전 안전점검 결과 구조체 5 TOnboardPeopleInfo 승선원 정보 구조체

(63)

그림 는 실제 구현된 출항보고 입력화면을 보인다 선장이 출항 전 안전점검 결과와 승선원 정보 화물정보를 입력하고 전송버튼을 선택하면 선박용 여객선 시스템은 출항보고 메시지를 생성하여 시스템과 연 계된 송수신장치를 통해 육상용 여객선 시스템으로 전송한다 육상용 여객선 시스템은 송수신장치를 통해 출항보고 메시지 를 수신하고 이를 디코딩하여 그림 과 같이 출항보고 사항을 직관적 인 를 통해 확인할 수 있도록 구현하였다

(64)

(65)

그림 과 표 과 같이 항행계획 보고 기능을 위해 항로의 변침점 정보를 저장하는 클래스 항로의 변침점을 관리하는 클래스 항로 목록을 관리하는 클래스를 설계하였다 또한 전자해도에 마 우스 이벤트를 통한 신규 항로 생성 수정 삭제를 위해 을 상

속받은 컨트롤 클래스를 설계하였다

그림 는 항행계획을 보고하기 위해 선장이 신규항로를 생성하는 순 차 다이어그램을 보인다 선장이 신규항로 생성 기능을 선택하면

클래스를 통해 항로의 현재 상태를 변경한다 이때 선장 이 전자해도에 변침점 위치에 마우스를 클릭하면 클래스를 통해 신규 변침점 정보를 생성한다 선장이 신규항로 생성을 완료하면

클래스를 통해 항로를 추가하고 항로의 상태를 변경한다

(66)

(67)

번호 클래스명 설 명

1 TRouteCtrl 항로와 관련된 마우스 이벤트 처리 최상위 클래스 2 TRouteInsertCtrl 항로 추가를 위한 마우스 이벤트 처리 클래스 3 TRouteModifyCtrl 항로 수정을 위한 마우스 이벤트 처리 클래스 4 TRouteManager 항로 추가 및 수정을 위한 클래스

5 TEyeRoute 항로 생성 및 표출을 위한 클래스 6 TRoute 항로 목록을 관리하는 클래스

7 TWPs 항로 WP의 목록을 관리하는 클래스 8 TWP 항로 WP 클래스

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그림 은 실제 구현된 선박용 여객선 시스템의 항행계획 보고 시 표출되는 화면을 나타낸다 사용의 편의성을 위해 화면 하단에 항로 상세정보를 표시하였고 오른쪽 위에는 현재 시각 자선 위치 대지방위 대지속력 선수방위 등을 표시하여 항행 기본정보를 제공하였다 오른쪽 아래에는 육상용 여객선 시스템으로부터 받은 기상정보를 표시하였 다

위험구역을 포함한 모든 사용자 지정 위치는 그림 과 같이 라는 마크로 지도에 표시하고 마우스 더블 클릭 시 상세정보를 확인할 수 있 도록 구현하였다

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제 장 시스템 검증 5

제안하는 여객선 시스템의 검증을 위해 실제 해양환경 테스트를 년 월 년 월 회에 거쳐 수행했으며 시연의 타당성 확보를 위해 그림 과 같이 실험 구축 계획 및 테스트케이스를 사전에 작성하 여 단계별 기능 검증 수행을 하였다 실선 시험은 회 모두 같은 설정과 단계별 검증을 수행하였다

선박국 육상국의 시험은 과제 검증기관인 목포 해양대학교와 목포 제주 항해 여객선 씨스타크루즈호의 협조를 받아 진행하였으며 해당 선박의 선장과 해양수산부 한국정보화진흥원 등의 이해관계자들을 모시고 진행

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하여 성공적으로 완료하였다

그림 는 실제 씨스타크루즈 선박 선교에 여객선 시스템을 설치 하는 장면을 보이며 그림 은 목포 해양대학교 본관 옥상에 안테 나를 설치하여 통달 거리 사전테스트를 수행하고 있는 장면을 보인다

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통달 거리 테스트 결과 목포해양대학교 본관 옥상에서 진도 인근 가사 도 까지 통신이 됨을 확인하였으며 목포 제주구간 해양환경 테스트 시 목포 해양대학교 본관 옥상과 진도 급치산 전망대 두 곳을 육상 기지국으 로 선정하여 실선 테스트를 진행하였다

그림 는 실제 육상 선박 간 항행계획 보고 및 실시간 한글 단문자 교 환 기능 검증 당시의 선박에 설치된 여객선 시스템 화면을 보이며 그림 는 육상국 목포 해양대학교 본관 층 간이 휴게실 에 설치된 여 객선 시스템의 모습을 보인다

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이 시연의 결과로 본 논문에서 제안한 여객선 시스템의 타당성을 검증 하였다 그 결과 실제 선장 및 이해당사자들로부터 선장의 보고사항에 대해 시 스템적으로 자동보고를 할 수 있고 한글 단문자를 선박과 육상 간 교환할 수 있 다는 점에서 긍정적인 시연 검토의견을 얻을 수 있었다

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제 장 결론 및 향후 연구 6

본 논문은 차세대 해양 디지털 통신에 대한 사전 조사와 국내 여객선 운항 관련 법규 검토를 통해 차세대 해상 디지털 통신기술을 이용하여 자 동화할 수 있는 서비스의 도출과정과 시험결과를 보여주고 있다 이 를 위하여 여객선 출항보고와 항행계획 보고 그리고 기상 태풍 및 안전 정보 교환 서비스를 중심으로 신규 프로토콜을 설계하고 프로토타 입을 구현하였다 또한 실제 해양환경 테스트를 수행하여 전체 시스템을 성공 구현함으로써 타당성을 검증할 수 있었다

본 논문은 차세대 국제 표준으로 논의 중인 기술을 연계하여 항 행 중인 선박에 서비스를 제공 및 표출하는 의 어플리케이션 구현 및 시험 연구로서 의의를 가진다 또한 의 중점 기술인 해상 디지털 통신을 이용하여 서비스를 제공하는 새로운 방안을 제 시하였다 추후 본 논문에서 제안하는 신규 프로토콜과 서비 스 등을 활용한 차세대 관제 시스템 및 차세대 안전운항 지원 시스템 등 의 개발이 기대된다

선장과 운항관리자를 대상으로 시범운영을 통해 실제 현장에서의 업무 효율성을 검증하고 을 보완하여 국제표준에 제안하는 것이 향후 과 제로 남는다 또한 계절 기상환경 거리에 따른 다양한 전파상황에서의 프로토콜 타당성 검증과 해양환경에서의 장기간 운용 시험 추가적인 서비스 정의 등이 주요 이슈로 남으며 추후 디지털 데이터 전송시 스템 등의 차세대 들을 추가로 연계하여 서비스를 제공하는 방안에 대한 연구가 진행되어야 한다

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감사의 글

학부 시절부터 소프트웨어 공학 연구실에서 활동하면서 해양 분야에 대한 비전을 제시해 주시고 이 분야에 전문가로서 연구할 수 있도록 인도 해주신 이서정 교수님께 먼저 감사를 드립니다 지난 년 동안 해양 소프 트웨어 개발업체에 일하면서 소프트웨어 공학의 중요성을 다시 한 번 느 낍니다 석사과정을 통해 배운 이론과 연구가 실무에서 소프트웨어 품질 을 향상하는데 많은 도움이 되었습니다 연구의 방향성 제시와 구체적인 논문작성에서 구현에 이르기까지 세세한 지도를 아끼지 않으신 이서정 지 도교수님과 논문심사를 해주신 박휴찬 교수님 이장세 교수님께 다시 한 번 감사의 말씀을 드립니다

해양분야 소프트웨어 개발 프로세스와 품질향상을 위해 누구보다도 소 프트웨어 공학의 중요성과 필요성을 강조하시고 회사생활을 하면서도 석 사과정 수행에 있어 아낌없는 지원을 해주신 이근석 사장님과 이주환 연 구소장님께 감사를 드립니다 그리고 바쁜 업무에도 불구하고 제가 대학 원 과정을 무사히 마칠 수 있도록 많은 도움을 주신 이상재 팀장님과 김 도연 박사님 이재욱 님 김유선 님 채종일 님 박성규 님 정민환 님 김 현 님 이상길 님 송용학 님 조기정 부사장님께 감사를 드리며 항상 학 교생활 동안 동고동락을 같이했던 효승이 훈규 지은이 상우 창호 상민 이에게 감사의 마음을 전합니다

마지막으로 석사과정을 무사히 마칠 수 있도록 사랑과 인내로 이해해 준 우리 가족인 아내 유우꼬 두 아들 수찬이 수현이 그리고 언제나 저를 응원해주시는 부모님께 다시 한 번 감사를 드립니다

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참고문헌

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